zhChinese    enEnglish
  ПМ-ПУ  » Образование  » Программы курсов  » Дисциплины специализаций » Теоретические основы прочности и разрушения материалов

Теоретические основы прочности и разрушения материалов

Специальный курс

Лектор:
Доктор физ.-мат. н., профессор М.А.Греков

I. Прочность как наука о предельных состояниях континуума.

1. Основные понятия о прочности материалов. Прочность материалов. Разрушение и прочность абсолютно твердых тел. Термодинамический подход к прочности. Основные положения упрочняющих методов. Упрочнение кристаллических материалов. Принципы композиционного упрочнения материала. Свойства и поведение твердых тел в зависимости от условий нагружения.

2. Феноменологический подход к проблеме прочности.

3. Надрезы и трещины в континууме. Три типа деформации материала при раскрытии трещины. Зона пластической деформации у вершины трещины. Основы линейной механики разрушения. Основы нелинейной механики разрушения. Трехосное напряженное состояние при растяжении материала. Распределение напряжений и деформаций вблизи дна надреза в условиях плоской деформации.

II. Физические основы прочности.

1. Общие сведения о теории дислокаций и дисклинаций.Общие свойства дислокаций в упругом сплошном теле. Дислокации и дисклинации - дефекты кристаллической решетки. Геометрия дисклинаций в однородном континууме. Силы, действующие на дислокацию. Напряженное состояние вокруг дислокации. Энергия дислокации. Взаимодействие между параллельными дислокациями. Критическое напряжение сдвига, необходимое для движения дислокации. Перемещение дислокаций. Пересечение дислокаций и образование вакансий. Взаимодействие дислокаций с растворенными атомами. Уравнение движения дислокаций. Равновесное распределение однородных дислокаций, образующих плоское скопление в плоскости скольжения.

2. Критерии разрушения. Теория разрушения материала с трещиной. Теория разрушения, связанная с дефектами типа дислокаций. Теория и модели разрушения, в которых трещины и двойникующие дислокации являются дефектами.

3. Основные представления о комбинированной макро- и микромеханике разрушения. Механика макро- и микровзаимодействия трещин и плоских скоплений дислокаций. Решение задачи о взаимодействии трещины и плоских скоплений дислокаций.

4. Теория переноса и теория кинетических процессов применительно к течению и разрушению материалов и твердых тел. Теория кинетических процессов в веществах и твердых телах. Основные принципы теории переноса газообразных веществ. Основные принципы теории кинетических процессов. Связь между молекулярной теорией переноса и теорией кинетических процессов. Зависимость энергии активации от напряжения в кинетических процессах течения и разрушения твердых тел.

5. Теория образования зародышей разрушения. Теория образования гомогенных зародышей. Теория гетерогенного образования зародышей и ее применение к разрушению твердых тел.

III. Механизмы разрушения тел с трещинами.

1. Критерии разрушения, связанные с наличием в теле трещины. Энергетический критерий Гриффитса. Критерий Ирвина. Модель Баренблатта. Деформационный критерий Леонова - Панасюка - Дагдейла. Критерий Новожилова. Уравнение энергии. Поток энергии. Скорость изменения энергии деформации при росте трещины. Поток энергии при изменении направления распространения трещины.

2. Влияние внешней среды на рост трещин. Влияние водорода и влаги на рост трещин в металлах. Явление адсорбции. Развитие коррозионных трещин. Электрохимический механизм роста трещин. Влияние воды на разрушение стекла и горных пород.

3. Некоторые специальные задачи теории трещин. Поведение трещины вблизи границы тела. Трещина на границе раздела двух сред. Применение концепции Новожилова к трещинам в хрупких материалах, армированных волокнами.

Основная литература

  1. Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материалов. Киев: Наукова Думка, 1978. 352 с.
  2. Гольденблат И.И., Копнов В.А. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов. М.: Машинострение, 1968. 192 с.
  3. Поль Б. Макроскопические критерии пластического течения и хрупкого разрушения // Разрушение, том 2 / ред. Г.Либовиц. М.: Мир, 1975. 337-520.
  4. Качанов Л.М Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974. 312 с.
  5. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974. 640 с.

Дополнительная литература.

  1. Владимиров В.И., Романов А.Е. Дисклинации в кристаллах. Л.: Наука, 1986. 224 с.
  2. Черных К.Ф. Нелинейная сингулярная упругость. Часть II. СПб., 1999. 196 с.
  3. Слепян Л.И. Механика трещин. Л.: Судостроение, 1990. 296 с.
  4. Разрушение. Том 2 / ред Г.Либовиц. М.:Мир, 1975. 83-335.
  5. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1979. 744 с.